闞興龍
高中數(shù)學(xué)中的恒成立問題,涉及的知識面廣,綜合性強。覆蓋知識點多,方法多種多樣,是近幾年數(shù)學(xué)高考考查的熱點。恒成立問題能夠很好的考察函數(shù)不等式等知識以及轉(zhuǎn)化化歸等數(shù)學(xué)思想,因此備受命題者青睞??偟膩碚f,高中數(shù)學(xué)的恒成立問題,是一個綜合性考點,它涉及到函數(shù)值域、單調(diào)性、圖象,滲透著換元、化歸、數(shù)形結(jié)合、函數(shù)與方程等數(shù)學(xué)思想,是難點也是重點。
恒成立的問題既含參數(shù)又含變量,往往與函數(shù)、數(shù)列、方程、幾何有機結(jié)合起來,具有形式靈活、思維性強、不同知識交匯等特點. 考題通常有兩種設(shè)計方式:一是證明某個不等式恒成立,二是已知某個不等式恒成立,求其中的參數(shù)的取值范圍.解決這類問題的方法關(guān)鍵是轉(zhuǎn)化與化歸,通過等價轉(zhuǎn)化可以把問題順利解決,下面我就簡單的談?wù)勎覍Φ诙悊栴}的認識以及各種類型的處理方法。
一、含有一個變量、一個參量的不等式恒成立,求參量的范圍
典例:恒成立,求c的取值范圍。
解析:恒成立
恒成立即可
評注:這類恒成立問題往往比較簡單,直接轉(zhuǎn)化成函數(shù)的最值問題利用相關(guān)函數(shù)的圖象和性質(zhì)解決問題,這個過程中能分離參數(shù)的往往先分離參數(shù),再轉(zhuǎn)化成函數(shù)的最值問題。即:若對于x取值范圍內(nèi)的任一個數(shù)都有恒成立,則;若對于x取值范圍內(nèi)的任一個數(shù)都有恒成立,則.
二、在解決恒成立問題時,有時在一個數(shù)學(xué)問題中含多個變量的,需要確定合適的變量和參數(shù),從而揭示函數(shù)關(guān)系
使問題更加清晰明了,一般來說,已知存在范圍的量視為變量,而待求范圍的量視為參數(shù)。我將問題分為兩類:
類型一:不等關(guān)系類型
1.“雙任意” 型
典例:
已知函數(shù),若恒成立,求t的取值范圍。
解析:恒成立
恒成立
即恒成立
令
恒成立,所以。
評注:對于“若恒成立,求所含參量t的取值范圍”這類兩個變量都在某個集合內(nèi)“任意”取值的求參數(shù)范圍的題目,在求解時采取“各個擊破”的戰(zhàn)術(shù),即先將其中一個變量也看成已知從而轉(zhuǎn)化成另一個變量的恒成立問題來求解,再進行第二個變量的恒成立問題求解即可。
2.“任意、存在”并存型
典例:已知函數(shù),若恒成立,求a的取值范圍。
解析:由已知可轉(zhuǎn)化為而
可求得函數(shù)當(dāng)時,在上單調(diào)遞增,值域為R;當(dāng)時,在上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減,故的極大值即為最大值,,所以
解得
評注:對于“若恒成立,求所含參量t的取值范圍”這類問題,在求解時往往等價于或即可,從而轉(zhuǎn)化為函數(shù)的最值問題。
3.“雙存在” 型
典例:已知函數(shù),,若 恒成立,求a的取值范圍。
解析:由上一題的例子可求得
而總恒成立等價于,故只需,
評注:對于“若恒成立,求所含參量t的取值范圍”這類問題,在求解時往往等價于或即可,從而轉(zhuǎn)化為函數(shù)的最值問題。
類型二:等式關(guān)系類型
1.“雙任意” 型
典例:已知函數(shù),,若恒成立,求a的取值范圍。
解析:由題意可知在上的值域B=,在上的值域A=,則恒成立等價于A=B,而顯然故。
評注:對于“若恒成立,求所含參量t的取值范圍”這類相等關(guān)系恒成立問題,在求解時往往轉(zhuǎn)化成集合關(guān)系來解決。即設(shè)函數(shù)的值域B,函數(shù)的值域A,則恒成立等價于。
2.“任意、存在”并存型
典例:已知函數(shù),設(shè),函數(shù),若恒成立,求a的取值范圍。
解析:由已知可求得函數(shù)的值域B=,函數(shù)的值域A=則恒成立等價于,所以,,所以。
評注:對于“若恒成立,求所含參量t的取值范圍”這類相等關(guān)系恒成立問題,在求解時往往轉(zhuǎn)化成子集關(guān)系來解決。即設(shè)函數(shù)的值域B,函數(shù)的值域A,則恒成立等價于。
3.“雙存在” 型
典例:已知函數(shù),設(shè),函數(shù),若恒成立,求實數(shù)a的取值范圍。
解析:由題意可得函數(shù)的值域A=,函數(shù)的值域B= 則恒成立等價于,所以,,所以。
評注:對于“若恒成立,求所含參量t的取值范圍”這類相等關(guān)系恒成立問題,在求解時往往轉(zhuǎn)化成集合關(guān)系來解決。即設(shè)函數(shù)的值域B,函數(shù)的值域A,則恒成立等價于。
恒成立問題在各類考試中,一直由于沒有固定的規(guī)律給學(xué)生帶來許多的麻煩。這些試題一般綜合性強,在考查學(xué)生基礎(chǔ)知識的同時,也考查學(xué)生對問題的分析能力及對綜合知識的駕馭能力。本人僅僅就自己的經(jīng)驗總結(jié)了上述幾種方法僅供參考。